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摘要 ：随着我国在科学技术方面的不断进步，利用3D打印这项技术使得我国的工业设计以及模具制造等领域都得到了空前发 展，为我国制造 业的发 展创造了一个更加广阔的平台。文章首先阐述了将3D打印与模具制造这两项技术进行结合后得到的快速模具 技术的有关内容，之后分析了3D打印以及模具制造这两种技术在应用实际生产中的异同，最 后对3D打印技术在进行模具制造时具有的优点以及不足之处进行了深入研究。
关键词：3D打印技术；模具制造技术；影响；
就现如今的情况来看，对产品进行制造的这一过程大多需要依靠模具的制造这一技术，现在的工业产品基本上60%~90%需要依靠模具去进行加工[1-2]。模具制造这一技术很大程度上将生产的速率进行了大幅度的提升，也促进了产品的更新换代进程的发展。但是模具制造这一技术同样也存在着一定的不足，通常来说对模具进行开发的技术方面难度非常大，且随着零件外观的变化，对模具进行制造时的难度也会有所不同，越是结构复杂的零件，对其相应模具进行制造的难度就越大。为此需要考虑到市场方面风险的影响， 且对模具进行加工需要对生产的量进行保证，进而使产品生产的成本能够降低。
1 快速模具技术
3D打印这项技术由于材料方面的限制，其一些成形了的实体很难形成最终产品。为此，可以将把3D打印与模具制造这两项技术进行结合，创造出一个全新的技术，也就是快速模具的技术[3]。快速模具大致有硬质的模具以及软质的模具、直接制造的模具以及间接制造的模具这两种分类方式。软质模具的主要原料是环氧树脂、硅橡胶、模具砂以及低熔点的合金，这类型的模具大多适用于小批量的生产过程；硬质模具主要以工具钢为原料而制成，这类型的模具大多适用于大批量的生产。直接制造的模具即只需要3D打印就可以直接获得模具；间接制造的模具即只有母模这一部分是利用3D 打印得到，由环氧树脂、硅橡胶、陶瓷或者是低熔点金属等 材料制作而成的模具，需要利用母模去进行浇铸而形成 。
2 3D打印技术以及模具制造技术在应用于实际生产中的异同
3D打印与模具制造这两个技术其目的都是要对原材料进行加工进而形成实体零件，但这两种技术在实际的生产过程有许多的差异[4]。以图1所示的零件进行加工的过程为例，对这两种不同的加工技术进行分析。
图1 零件进行加工过程
2.1 3D打印的技术
利用3D打印这项技术去制造模具大致可以分为下面3个步骤：分析接单、利用软件进行造型设计以及转换打印。整个过程的主要原理是以零件图为依据，利用计算机去进行三维设计进而设计出模型的造型，之后再进行断层扫描进而使整个三维造型被无限的切成叠片，分片打印，最后再将所有的片进行叠加组合成为一个立体的物体。
以之前所举的例子进行分析，这个过程的工作原理大致是，首先撒上一层进行打印时需要用到的粉末状材料，并利用喷嘴使黏合剂能够喷在相应的需成型区域，使粉末状材料之间黏接，进而组成零件的截面，之后再不断地对铺撒粉末状材料、黏接这一过程进行重复，将所有截面层层叠加就可以得到最终的零件。相比那些传统制造的工艺，这一种数字化的制造方式具有无需众多人力和复杂工艺、加工的材料少以及生产的周期短等优点。
2.2传统的模具制造
传统的对模具进行制造这一过程就是在接单之后评审接单的项目，如果评审过关了就可以制定相应生产进度的表，之后利用3D软件进行模流分析、修正、确定进料点和分型线，最后将设计交给客户进行确认、定稿，如果客户对设计满意就可以将零件图确定下来，并进入加工流程。对加工流程进行分析之后，我们可以发现利用传统的模具制造方式进行加工具有着需要物力和人力过多、生产的周期太长等缺点。
3 3D打印技术在进行模具制造时具有的优点
3.1成本低
使用3D打印这项技术虽然在进行金属制造方面的工作会有较高的成本投入，但在塑料制造方面的成本投入却相对来说较少。因为一些材料其本身的成本就非常高，如果使用这些材料并利用传统的制作方法去加工模具的话，即使只是出现了一点小小的失误，也可能会使得材料报废，加大模具制造的成本，非常的得不偿失。但如果利用3D打印这项技术去制造模具，由于3D打印具有的灵活性能可以让工程师能够进行多次迭代，同时减少由于修改模具的设计而带来的成本，对模具生产的过程具有非常积极的影响，并使模具制造的成本能够显著降低[5]。
3.2缩短生产周期
3D打印这项技术能够利用计算机去进行三维的设计并将其转化变成实物的模型，这样一个过程具有自动、效率高、快速、精确以及直接等优点，进而可以使得模具的生产周期大大地缩短。利用3D打印这种技术去制造模具，可以在短短的几个小时内就完成制造模具的相关过程，这可以被认为是使模具实现从平面图转化为实体的一个飞跃。使用传统的方式制造模具需要在前期进行大量资金的投入才能使得模具后期制作的质量能够保证，因此在进行实际的模具制造过程中，需要对设计的方案进行严格讨论，一旦发现质量方面的问题，就需要为了使损失减少而推迟或者是放弃对产品的设计以及更新。但如果是采用3D打印这项技术去制造模具，就可以很好地促进企业更新换代的进程，推动企业的发展。
3.3为产品未来的发展方向提供更多可能性
随着对3D打印这项技术的进一步使用，可以利用其将计算机中任一形状的三维图形转化实物的产品，在这样一个过程中可以减少对于机床、刀具以及夹具等机械零件的使用。且由于我国相关的技术水平的不断提高，以及材料种类的增加，我国3D打印的技术开始朝着多元化这一进程发展， 促进了我国在3D打印这项技术方面水平的持续提升，也推动了我国未来的更好发展。
4 3D打印技术在进行模具制造时的不足
4.1模具的力学性能难以得到保证
力学性能作为零件的一个关键参数，其为零件的设计、选材、使用寿命以及失效分析等都提供了重要依据。据统计，因为材料的失效而带来的经济损失大概在发达国家的年度生产总值中占4%，而航空工业方面的材料失效在整个材料失效重占据了5%，由此我们可以得知零件的力学性能的重要程度。为了保证零件能够具有规定的力学性能，传统数控切削这一加工过程会在生产时花大量时间去对零件做热处理和时效等有关处理。但是3D打印这项技术却不具备这一过程，因此利用其得到的零件其力学的性能方面很难得到保证。
4.2模具的尺寸受到限制
目前最大的3D打印机是由大连理工大学的姚山教授及其所在团队于2013年成功设计和研制出来的，其工作面的尺寸为1.8 m×1.8 m，但遗憾的是这依旧没有办法满足在工业上对制造大型模具方面的要求。
结束语：
综上所述，3D打印这项技术相比于传统模具制造的技术还存在优点以及不足，因此其目前还没有办法完全取代传统的模具制造的技术。但是随着我国有关技术方面的水平在显著提升， 我国的3D打印这项技术也会跟随着时代的脚步而不断进步，进而促进模具制造这一行业能够高速、可持续地发展。由此看来，3D 打印这项技术在模具的设计以及制造领域具有的前景非常广阔。
参考文献:
[1]林知明，陈兴锋，林响.基于移动终端的供电段设备跟踪管理系统[J].华东交通大学学报，2014（1）：44-49.
[2]卢娜.基于Android平台的手机桌面资讯系统的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2013.
[3]徐曾春，卢洲.一种检测可疑软件的Android沙箱系统的研究与设计[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2015（4）：104-109.
[4]杨江.基于Android平台的新闻APP的开发[J].湘南学院学报，2017（9）：16-17.
论文作者:黄敏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/14
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